化反应可能会发生。在负极寄生氧化 反应在电池完全放电，因为锂萃取停止当负电极被完全去锂化，可能会出现。
[0055] 物理原理可控制针对混合材料的开路电压。对于以直接离子形式和电形式相互 通信的第一材料和第一材料的开路电压将以这种使所述材料的开路电压相互平衡的方式 进行电化学反应。无论材料是否接触，可循环的锂离子的总量可保持固定（假设没有副作 用）。作为结果，从材料中的一种脱离的锂作为添加到其它材料的锂出现。在第一材料中的 锂浓度的下降提高了第一材料的电势。同时，在第二材料中的浓度的提高使得第二材料的 电势下降。该过程可持续，直到两个开路电压变为相等为止。电池单元的充电和放电导致 电极之间的锂离子的循环。
[0056] 当过放电时，负电极可基于指示电池单元是负有限放电的开路电压模型而被完全 脱锂。负电极可找到另一氧化反应以提供可为铜（Cu)溶解或溶剂氧化（利用C0 2、CO和 〇2类似的气态产物）的过放电电流。开路电压模型指示正电极可能无法完全锂化（在〇% S0C)，从而在正电极的过放电反应将为嵌入锂的放电反应。
[0057] 存在过放电会导致负电极的铜集电材料的溶解的可能性。由于标准还原电势指示 铜在标准还原电势是来自Li/Li+的3. 5V的系统中是相对稳定的，所以有可能避免铜溶解。 参照图4,即使在完全放电时，负电极开路电压相对于Li/Li+特性远低于3. 5V。当负电极 的电压超过3. 5V时，铜溶解是可能的。
[0058] 通过控制过放电，可控制电压和温度以避免铜溶解，而使得正电极的锂化修复电 池单元容量。
[0059] 过放电通常被认为对电池单元是恶意的或破坏性的。描述的该方法为在负电极激 发寄生氧化反应（即，溶剂氧化）的"受控制的过放电"。由于正电极不完全锂化，所以在正 电极的过放电反应可为锂嵌入。正电极可经由放电反应接受更多的锂，从而增大电池单元 容量。该方法试图修复正电极与负电极之间的相对的锂化程度。
[0060] 图5示出用于执行受控制的过放电过程的一个可能的设备。可将组件结合到EVSE 38或可作为单独的模块执行该组件。可包括车外电气负载202。车外电气负载202可通过 开关208连接到EVSE连接器40。开关208可用控制器200进行控制。开关208可为继电 器或固态器件，且控制器200可包括用于操作开关208的控制输出216。
[0061] 可包括电力输出模块204,其中，电力输出模块204可将来自电源26的电力调节 到用于提供到车辆的适当形式。电力输出模块204可通过第二开关206连接到EVSE连接 器40。第二开关206也可从控制器206的控制输出218进行控制。在正常操作中，控制器 200可别被配置为在给定时间关闭开关（206、208)的一个。
[0062] 控制器200可包括用于控制车外电气负载202的电气负载控制输出214。控制器 200可包括用于控制电力输出模块204的电力输出模块控制输出212。控制器200可执行 针对牵引电池24的受控制的放电的逻辑，随后对牵引电池24再充电。
[0063] 控制器200可包括与EVSE连接器40的控制信号接口 210。控制信号接口 210可 为通过充电端口 34与电力转换模块32和牵引电池 24交换控制信息的连接。例如，控制信 号接口 210可为串行通信链接，其中，牵引电池24和控制器200可通过该串行通信连接来 交换数据和控制信号。例如，牵引电池 24(或牵引电池 24内的控制器76)可通过控制信号 接口 210发送电池电力容量信息和电压信息。
[0064] 图6示出用于在锂离子电池中修复电池充电容量的可行方法的流程图。控制器 200可执行第一操作300来估计电池充电容量300。可使用用于计算电池充电容量的任何现 有技术。控制器200可执行操作302,在操作302,电池充电容量可被检测以确定电池充电 容量是否小于阈值K。如果电池充电容量大于或等于阈值K，则可跟随逻辑路径322,且在操 作300,系统可继续估计电池充电容量。可选地，当修复过程可能不被需要时，执行可结束。 如果电池充电容量小于阈值K，则可跟随逻辑路径324,且控制器200可转到操作304,在操 作304中，电气负载202被连接到牵引电池24。连接电气负载202可导致牵引电池24的 受控放电。控制器200可随后执行操作306,在操作306,控制器可测量和监测电池24的电 压。车外控制器200可测量实际电压或可从车内控制器76接收电压数据。控制器200可 执行操作308,在操作308,电池电压可被检查以确定该电压是否小于预定放电电压V dls。如 果该电压大于或等于预定放电电压，则可跟随逻辑路径326,且在该情况下，重复操作306。 如果该电压小于预定放电电压，则可跟随逻辑路径328,且可执行操作310。在操作310,电 气负载202可从牵引电池200断开。
[0065] 在操作312,电力输出模块204可被连接，以启动电池24的再充电。在操作314， 可监测充电期间的电压。在操作316,该电压可被检查，以确定该电压是否大于预定充电电 压I hg。如果该电压小于预定充电电压，则可跟随逻辑路径330,且重复操作314。如果该电 压大于预定充电电压，则跟随逻辑路径332。在操作318,电力输出模块204可从电池24断 开。充电可完成，且该过程在操作320停止。
[0066] 通过流程图描述的逻辑可由车辆外部（例如，充电器的一部分）控制器200执行， 或者在车辆内（例如，牵引电池系统的一部分）控制器76执行。控制器（例如，76或200) 可包括用于控制各种组件的适当接口。
[0067] 在此公开的处理、方法或算法可被交付到处理装置、控制器或计算机或者通过处 理装置、控制器或计算机被实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的 可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可被存储为通 过控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在不可写的存储 介质（诸如，ROM设备）中的信息以及可改变地存储在可写的存储介质（诸如，软盘、磁带、 CD、RAM装置和其它的磁性介质和光学介质）中的信息。所述处理、方法或算法还可在可执 行软件的对象中实施。可选地，可利用适当的硬件组件（诸如，专用集成电路（ASIC)、现场 可编程门阵列（FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置，或者硬件、软件和固件组件 的组合）来全部或部分地实现所述处理、方法或算法。
[0068] 虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述权利要求所包含的所 有可能形式。说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在 不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如之前所述，可将各种实施例的特征 进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管关于一个或更 多个期望的特性，各种实施例已经被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方 式，但是本领域的普通技术人员应认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现依赖 于特定应用和实现的期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、 生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性的容易性等。 因此，针对一个或更多个特性，被描述为不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并 非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。
【主权项】
1. 一种用于操作锂离子电池的方法，包括： 响应于电池充电容量的损耗大于预定损耗，而由控制器将电池放电到小于与零荷电状 态相关联的电压的预定电压，使得针对至少一个荷电状态的与所述电池的正电极和负电极 相关联的相对锂化程度的变化导致在所述电池充电容量上的增大。2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述预定电压比零伏特大预定量。3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述预定损耗为电池寿命开始时的电池充电容量 的预定百分比。4. 如权利要求1所述的方法，其中，用于使所述电池放电的电流实质上小于所述电池 的额定电流。5. 如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：由所述控制器将电源连接到所述电池， 并将所述电池充电到比与零荷电状态相关联的电压大预定量的电压。
【专利摘要】本公开涉及用于修复和增大锂离子电池容量的方法。一种混合动力车辆或电动车辆包括锂离子电池和控制器。所述控制器被配置为通过电气负载将所述电池放电到小于与零荷电状态相关联的电压的预定电压，使得针对至少一个荷电状态的与所述电池的电极相关联的相对锂化程度的变化导致在电池充电容量上的增大。所述控制器可在车内或在车外。电气负载可为所述车辆的一部分或在车辆外部。
【IPC分类】H01M10/44, H01M10/42
【公开号】CN105206880
【申请号】CN201510346002
【发明人】爱德华·瓦安·德克, 志·派克, 达恩·贝尔纳迪
【申请人】福特全球技术公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年6月19日
【公告号】DE102015109497A1, US9358899, US20150367747